探究科技館集控系統的設計和實施

付叢茂

摘 要：科技館主要依靠展品來展示科學原理，供觀眾體驗，并從中收到啟發。隨著現代科學技術的發展和觀眾參觀心里的影響，越來越多的科技館開始研究展品的集中控制和管理。由于科技館展品門類繁多，而且單件展品往往也綜合了光電、機械、無線傳輸等技術的應用。這些客觀因素就造成集控系統的控制及切換冗雜，如何提高展品的操控效率，已經成為各科技館所面臨的技術難題。因而，應認真了解和利用集中控制系統，并設計科學合理的集控系統來改善設備配置，并解決上述問題。

關鍵詞：科技館；集控系統；設備監測

隨著高新技術及集成控制技術的出現，科技館也相應地提出科技館特有的展品集控系統理念，用集控系統控制所有展品的通斷電、運行、報錯等一系列功能實現。集控系統涉及計算機應用技術、應用信息技術、視覺媒體及其控制技術和機電一體化技術等多種技術手段，因而應重點了解科技館集中控制系統的結構劃分，并設計科學合理的集控系統，本文對上述內容進行了初步分析。

1 科技館展品集中控制系統的結構劃分

1.1 系統層

系統層主要是由web端應用管理系統、智能控制服務端和云端管理體系構成，系統層借助web端應用管理系統對智能控制服務終端和云端管理體系進行相應管理，然后由服務網端的接收控制終端發送執行命令，從而快速有效地控制展品設備的運轉。

1.2 網絡層

網絡層是指在以太網的基礎上，將展品設備的一端與控制器、連網設備連接在一起，中間部分是網絡交換機，而另一端與網絡光纜和受控制的展覽設備連接在一起，因而網絡層具備信號傳輸和數據交換作用。底層的網絡交換機和中心控制機房的交換機均使用了6千兆網線，寬帶速度為1000 M，其中中心交換機使用的交換機可實現網管。

1.3 執行層

執行層通常涉及與展覽品相關的開關和傳感器等執行、控制結構，它們經由控制層和網絡層聯系在一起。同時它還借助MODBUS 通信協議與RS-485通訊方式，為新增展品的智能設備預留控制接口。

2 設計科技館展品的集中控制系統

科技館展品集中控制系統最主要的設計原則是“經濟性、先進性、開放性、體驗性、互動性、教育性”。集中控制系統主要針對的是場館中弱電與強電展品設備的集中控制及管理。該系統主要由數據設備監視端、采集端、執行機構、控制終端及控制模塊共同組成，還可分為數據采集監控與設備控制兩大系統，二者可獨立運行也可相互結合運行。一旦數據采集監視系統發生緊急狀況，系統就會將該信號發送到控制系統，相應的控制系統會迅速做出各種應急命令，從而安全有效的規避了場館風險的發生，隨之，設備損耗也降低了。現將設計科技館展品集中控制系統所用的各項技術介紹如下。

2.1 展品的開關控制技術

展品的開關控制技術通常涉及智能控制模塊、執行結構和控制終端等內容。使用者可以經由控制終端把不同信號傳送至控制模塊，通過智能模塊處理后，再借助PLC向動力柜和開關等主要執行機構發出動作指令，進而促進展覽品相關設備正常運轉。控制終端的主要采用手持式和臺式這兩種控制方式，它經由控制模塊和網絡連接在一起，進而達到遠程控制展品的目的。

2.2 數據采集監視

數據采集監視系統的出現，為科技館順利監視展覽設備的運行狀態及故障報警提供了準確的數據支撐。展覽項目控制人員可以根據設備的實際情況來了解各展品的運轉情況和運轉數據，并及時將展品運轉信息和數據輸入監視系統，以實時監控不同展品的真實運轉情況，如果設備運行欠佳，需提醒有關人員及時檢修。

3 通訊協議標準和數據傳輸格式

通信協議又被稱為鏈路控制規程，它屬于一種網絡通用語言，即系統間通信雙方為了控制數據傳送而進行的特別約定，它為不同硬件體系與不同操作系統的連接提供了重要的通信支持。該約定統一規定了數據傳送的同步方式、數據格式、控制字符的定義、傳送步驟、傳送速度及糾錯方式等問題，簽訂通信協議的雙方必須要一起遵守。

4 科技館展品集控系統的跨平臺、跨網絡控制終端

科技館展品的集中控制系統不僅應用了“TCP/IP”協議，還采用了多用戶、多進程遠程控制的訪問設計模式；使用者要想登錄網絡控制終端，必須輸入已被授權的有效密碼和用戶名，其中各類控制程序和控制界面間互不影響，該集控系統還運用了可視化看中模式，操作方法簡單、方便。

5 科技館展品集控系統的管理后臺

管理員登錄集控系統后臺后，可以針對一般系統管理員進行相應權限的修改、增加、刪除；該管理后臺的應用可以根據展廳的差異給管理員分配相應的管理權限，同時還能管理、查詢所有展覽設備狀態以及管理員操作日志，并能遠程控制展覽設備的電源通訊功能和開關。

6 場館內集中控制系統的典型應用

科技館展品項目眾多，尤其是應用集中控制系統來控制大型項目的展示更受歡迎，如“熱帶雨林展品”通過模擬熱帶雨林的環境展現其主要的生物群落及多樣性，讓游客親身體驗熱帶雨林奇觀和物種的多樣性。整個熱帶雨林集中控制系統參考了植物學、生態學及計算機仿真技術、計算機自動控制、人工智能等內容，設計了植物補光、變頻加濕、幕墻防結露、仿真演播和傳感監控等集中控制系統，1-2人便可控制整個展區的機房管理工作。

7 小結

集中控制系統是針對科技館所用弱電設備和強電設備而設計的一類軟件系統，該系統可以根據不同場館的特定功能進行相應管理。在設計展覽場館集中控制系統的過程中，應秉持“資源共享、集中管理、分散控制”的理念，在這一理念統領下根據各科技館實際進行設計實施。隨著技術的發展，集中控制系統在科技館的實施肯定會越來越廣，也肯定能夠營造出具有更智能、更強視覺沖擊力，更佳體驗感的參觀環境。

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